[發明專利]燃煤鍋爐前置生物質超高速自平衡氣化混燃裝置及方法

有效

• 申請號: 201610369724.2
• 申請日: 2016-05-23
• 公開（公告）號: CN105889905B
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 張守軍;張齊生;范曉旭;周建斌;張守峰;莊會永;魯萬寶;趙成武;吳銀龍;李益瑞
• 申請（專利權）人: 合肥德博生物能源科技有限公司
• 主分類號: F23C1/12
• 分類號: F23C1/12;F23K5/00;C10J3/56;C10J3/84;F01K17/00
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙)34115
• 代理人: 金凱

技術領域

本發明屬于生物質利用技術領域，具體涉及燃煤鍋爐前置生物質超高速自平衡氣化混燃裝置及方法。

背景技術

生物質是傳統的可再生資源，我國生物質能資源非常豐富，發展生物質發電產業大有可為。一方面，我國農作物播種面積有18億畝，年產生物質約7億噸。除部分用于造紙和畜牧飼料外，剩余部分都可做燃料使用。另一方面，我國現有森林面積約1.75億公頃，森林覆蓋率18.21%，每年通過正常的灌木平茬復壯、森林撫育間伐、果樹綠籬修剪以及收集森林采伐、造材、加工剩余物等，可獲得生物質資源量約8億至10億噸。此外，我國還有4600多萬公頃宜林地，可以結合生態建設種植農植物，這些都是中國發展生物質發電產業的優勢。

2006年12月1日投產的國能單縣30兆瓦生物質直燃發電項目是我國第一個生物質直燃發電項目，拉開了國內大規模生物質發電產業發展的序幕。從近幾年的實踐來看，我國生物質直燃發電項目單個裝機規模普遍為12MW-30MW，裝機規模小、受原料限制大、抗風險能力弱，發電效率通常在22%~26%的水平，發電效率非常低。大部分的生物質直燃發電項目即使獲得0.75元/KW·h的電價補貼也難以生存。生物質氣化在我國主要以使用低水分，高熱值、高灰熔點、流動性好的生物質（例如稻殼、木屑等）為原料，其他原料容易導致生物質氣化不穩定、氣化過程中結渣、加料卡阻等問題，裝置無法長期穩定運行。

因此，需要一種合理的生物利用模式來提高原料利用的廣泛性，提高生物質利用效率。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供燃煤鍋爐前置生物質超高速自平衡氣化混燃的裝置及方法。

燃煤鍋爐前置生物質超高速自平衡氣化混燃裝置，包括生物質超高速自平衡氣化設備（1），所述生物質超高速自平衡氣化設備（1）前端開設入料口（104），生物質超高速自平衡氣化設備（1）的燃氣出口與旋風分離器（2）的進口相連，旋風分離器（2）的出口與燃氣換熱器（3）的進口連接，燃氣換熱器（3）的出口與高溫燃氣風機（9）的一端相連，高溫燃氣風機（9）的另一端與鍋爐（5）內部設置的燃氣燃燒器（501）相連；鍋爐（5）的尾氣出口通過尾氣增壓混風設備（7）與生物質超高速自平衡氣化設備（1）內設置的自平衡返料器風室（102）相連；鍋爐（5）的蒸汽出口與汽輪機（6）相連，汽輪機（6）中壓段設有蒸汽抽氣口，蒸汽抽氣口與燃氣換熱器（3）的進口相連，燃氣換熱器（3）的出口還后進入與空氣換熱器（10）的進口相連，空氣換熱器（10）的出口與除氧器（4）的進口相連，除氧器（4）的出口與鍋爐（5）的進口相連；空氣換熱器（10）還設有空氣進口與空氣出口，空氣進口與鼓風機（8）相連，空氣出口與生物質超高速自平衡氣化設備（1）內設置的自平衡氣化設備風室（101）相連。

作為上述技術方案的進一步描述：

生物質超高速自平衡氣化設備（1）底部為錐形。

作為上述技術方案的進一步描述：

生物質超高速自平衡氣化設備（1）中部設有二次風入口（103）。

作為上述技術方案的進一步描述：

尾氣增壓混風設備（7）包括尾氣增壓風機和空氣混比閥。

作為上述技術方案的進一步描述：

自平衡氣化設備風室（101）及自平衡返料器風室（102）均設有風帽。

作為上述技術方案的進一步描述：

燃氣燃燒器（501）布置在兩層煤粉燃燒器之間。

燃煤鍋爐前置生物質超高速自平衡氣化混燃的方法，包括以下步驟：

（1）生物質原料、床料通過入料口（104）加入生物質超高速自平衡氣化設備（1），生物質超高速自平衡氣化設備（1）產生高溫燃氣，底部錐段的運行速度為3-7m/s，底部密相區溫度低于生物質灰熔點以下50~150℃，中部稀相區溫度600~920℃，燃氣出口溫度450-900℃，通過旋風分離器（2）除塵后，燃氣經燃氣換熱器（3）換熱，溫度降至350-550℃，高溫燃氣風機（9）將降溫后的燃氣送入鍋爐（5）爐膛內燃氣燃燒器（501）燃燒；

（2）鍋爐（5）燃燒后的尾氣一部分經過尾氣增壓混風設備（7）增壓后，供給至自平衡返料器風室（102），作為返料風使用，通過尾氣增壓混風設備（7）調節空氣加入量控制返料風的含氧量，控制自平衡返料器風室（102）溫度為生物質灰熔點以下50~200℃；